反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法技术

本发明专利技术公开了反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法，该阴极包括衬底层、p型石墨烯发射层和Cs/O激活层。制备方法包括：将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；将硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底，形成p型石墨烯发射层；在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制得反、透射式石墨烯光电阴极。激活方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活中采用卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面。本发明专利技术能获得稳定性好，且可用于真空光电探测器件和真空电子源的反、透射式石墨烯光电阴极。

【技术实现步骤摘要】
反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法
本专利技术属于光电发射材料
，特别涉及一种反、透射式石墨烯光电阴极及其制备和激活方法。
技术介绍
石墨烯具有零带隙、低导电率、常温下超高电子迁移率，高导热性以及其量子霍尔效应和独特的光吸收等优良特性，石墨烯本身是由sp2杂化的碳原子紧密排列而形成的蜂窝状二维晶体，是构成众多碳基材料的基本结构单元。因此，这种独特的二维结构赋予了其优异的电学、光学等性能，使其在光电器件领域具有得天独厚的优势。目前在金属光电阴极的实际应用中，采用反射式工作模式，使入射光照射到阴极表面激发产生电子，然后电子从表面逸出，该类型阴极较低的量子效率是阻碍其实用化发展的技术难题之一，因此，如何制备出量子效率高的光电阴极显得至关重要。对于光电阴极而言，可以把光电发射看作一个三步过程：第一步是光子的吸收，在固体中产生电子；第二步是电子向真空界面运动；第三步是电子越过表面势垒逸入真空。对于铜、铝、镁、钇等金属光电阴极，由于其在光谱的可见光区具有高的反射率，入射光很大一部分因反射面而损失，导致金属光电阴极的量子效率普遍较低，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，该光电阴极包括自下而上依次设置的衬底层(3)、p型石墨烯发射层(2)以及Cs/O激活层(1)，光从Cs/O激活层(1)入射，电子从Cs/O激活层(1)逸出。/n

【技术特征摘要】
1.一种反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，该光电阴极包括自下而上依次设置的衬底层(3)、p型石墨烯发射层(2)以及Cs/O激活层(1)，光从Cs/O激活层(1)入射，电子从Cs/O激活层(1)逸出。


2.根据权利要求1所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述衬底层(3)的材料为Cu或Ni或Si或SiO2或玻璃或石英或蓝宝石或氟化镁或GaAs或InGaAs或GaAsP或GaAlAs或GaN或InGaN或GaAlN。


3.根据权利要求2所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述p型石墨烯发射层(2)采用苯基硼酸作为硼源的掺杂石墨烯CVD生长方法进行制备。


4.根据权利要求3所述的反射式石墨烯光电阴极，其特征在于，所述p型石墨烯发射层(2)中的石墨烯层数不超过20层。


5.针对权利要求1所述反射式石墨烯光电阴极的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，将苯基硼酸粉末加热升华至退火处理后的铜箔上，冷却后生成单层硼掺杂石墨烯；
步骤2，将铜箔上生长的硼掺杂石墨烯逐层转移至目标衬底即衬底层，之后判断硼掺杂石墨烯的层数是否达到预设层数，若是，则执行下一步，否则重复执行步骤1和步骤2，直至石墨烯层数满足要求，形成p型石墨烯发射层；
步骤3，通过真空激活工艺，在p型石墨烯发射层表面进行Cs/O激活，由此制备得到反射式石墨烯光电阴极。


6.针对权利要求1所述反射式石墨烯光电阴极的激活方法，其特征在于，所述方法包括铯、氧源激活两步，其中第一步激活过程中采用一个卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，第二步激活过程中采用蓝紫光激光器垂直照射光电阴极面，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，开启卤素灯白光光源垂直照射光电阴极面，同时开启铯源，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳，到达峰值；
步骤2，更换蓝紫光激光光源激活，使得光电阴极产生的光电流逐渐上升，直至光电流上升平稳；
步骤3，开启氧源，使得光电流下降；
步骤4，当光电流下降平缓后，关闭氧源，光电流上升；
步骤5，重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张益军，詹晶晶，张锴珉，李诗曼，王自衡，李姗，钱芸生，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32